自動控制原理及其應(yīng)用

前言

本書是在第1版的基礎(chǔ)上，根據(jù)自動控制技術(shù)的發(fā)展，為適應(yīng)我國高等教育的形勢而編寫的。自動控制技術(shù)已經(jīng)大量應(yīng)用于空間科技、冶金、輕工、機電工程以及交通管理、環(huán)境保護等領(lǐng)域。這不但使得生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程實現(xiàn)了自動化，大大提高了勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，改善了勞動條件，還在人類征服大自然，改善居住、生活條件等方面發(fā)揮了非常重要的作用。自動控制技術(shù)的研究對象為自動控制系統(tǒng)，而分析和設(shè)計自動控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)就是自動控制原理。一般可將自動控制原理分為經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論。本書以工程中用得較多的、同時也是基礎(chǔ)的經(jīng)典控制理論及其應(yīng)用為主要內(nèi)容。全書分為六章，包括概述、自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時域分析法、頻率特性法、控制系統(tǒng)的校正與設(shè)計、采樣控制系統(tǒng)分析。本書的主要特點是：在第1版的基礎(chǔ)上，更加突出物理概念的闡述，進一步簡化了數(shù)學(xué)推導(dǎo)，增加了實例。從自動控制原理的角度對工程實例進行了分析和設(shè)計。每章都配有小結(jié)和習(xí)題，書末還附有部分習(xí)題參考答案。考慮到計算機輔助分析和設(shè)計在自動控制領(lǐng)域內(nèi)的廣泛運用，本書結(jié)合各章的內(nèi)容，以附錄的形式介紹了MATLAB在自動控制系統(tǒng)分析和設(shè)計方面的基本知識和方法。本書由南京工程學(xué)院黃堅任主編，并編寫了大部分章節(jié)，宋麗蓉任副主編，陳桂參加了本書的編寫。在此，向所有為本書出版給予支持和幫助的同志致以深切的謝意。由于編者的水平有限，時間較緊，書中不妥與錯誤之處在所難免，懇請廣大讀者和專家批評指正。

內(nèi)容概要

　　《自動控制原理及其應(yīng)用》是普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材（高職高專教育）。全書從工程實際應(yīng)用出發(fā)，介紹了經(jīng)典控制理論的基本概念、基本分析方法及其應(yīng)用。書中包括控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時域分析法、頻率特性法、控制系統(tǒng)的校正與設(shè)計、采樣控制系統(tǒng)分析等內(nèi)容。全書強調(diào)理論的工程應(yīng)用。在突出物理概念的同時，盡量減少繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，敘述深入淺出，通谷易懂，并配有大量實例。每章都有小結(jié)和習(xí)題，書末還附有部分習(xí)題參考答案?！蹲詣涌刂圃砑捌鋺?yīng)用》還結(jié)合各章的內(nèi)容，以附錄形式介紹了MATLAB在自動控制方面的基本應(yīng)用。《自動控制原理及其應(yīng)用》適用于高職高專院校電氣、自動化及機電類各專業(yè)，也可作為各類職業(yè)技術(shù)學(xué)院、成人高校相關(guān)專業(yè)的教材。

書籍目錄

第一章 概述第一節(jié) 自動控制與自動控制系統(tǒng)第二節(jié) 自動控制系統(tǒng)的分類第三節(jié) 對控制系統(tǒng)性能的要求第四節(jié) 自動控制理論發(fā)展簡述小結(jié)習(xí)題第二章 自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型第一節(jié) 控制系統(tǒng)的微分方程第二節(jié) 傳遞函數(shù)第三節(jié) 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖第四節(jié) 反饋控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)第五節(jié) 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立與化簡舉例小結(jié)習(xí)題第三章 時域分析法第一節(jié) 控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)第二節(jié) 控制系統(tǒng)的性能分析第三節(jié) 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析第四節(jié) 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)報告誤差分析第五節(jié) 用時域法分析系統(tǒng)性能舉例小結(jié)習(xí)題第四章 頻率特性法第一節(jié) 頻率特性的基本概念第二節(jié) 典型環(huán)節(jié)與系統(tǒng)的頻率特性第三節(jié) 用頻率特性分析系統(tǒng)穩(wěn)定性第四節(jié) 用頻率特性法分析系統(tǒng)性能第五節(jié) 用頻率特性分析系統(tǒng)性能舉例小結(jié)習(xí)題第五章 控制系統(tǒng)的校正與設(shè)計第一節(jié) 系統(tǒng)校正的一般方法第二節(jié) 控制系統(tǒng)的工程設(shè)計方法第三節(jié) 控制系統(tǒng)設(shè)計舉例小結(jié)習(xí)題第六章 采樣控制系統(tǒng)分析第一節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的基本概念第二節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)第四節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析第五節(jié) 采樣控制鰵的穩(wěn)定性分析第六節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析小結(jié)習(xí)題附錄附錄1 常用函數(shù)的拉普拉斯變換與z變換對照表附錄2 MATLAB應(yīng)用簡介附錄3 部分習(xí)題參考答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：自動控制理論的研究對象是自動控制系統(tǒng)，研究內(nèi)容是自動控制系統(tǒng)穩(wěn)、準(zhǔn)、快三方面的性能。當(dāng)控制系統(tǒng)的輸入發(fā)生變化時，其輸出往往要過一個瞬態(tài)過程才能跟上輸入的變化。對系統(tǒng)性能的分析，就是通過對瞬態(tài)過程的分析來實現(xiàn)的。為了掌握其規(guī)律，就必須將系統(tǒng)的瞬態(tài)過程用一個反映其運動狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達(dá)式表示出來。這種描述系統(tǒng)瞬態(tài)過程中各變量之間相互關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式就稱為系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。在分析系統(tǒng)性能之前，必須建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的方法主要有兩種。①解析法：根據(jù)系統(tǒng)所遵循的物理定律，經(jīng)過數(shù)學(xué)推導(dǎo)，求出數(shù)學(xué)模型；②實驗法：在系統(tǒng)的輸入端加上一定形式的測試信號，通過實驗測試出系統(tǒng)的輸出信號，再根據(jù)輸入、輸出特性確定數(shù)學(xué)模型。本章只介紹用解析法建立數(shù)學(xué)模型的方法。系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有多種，常用的有微分方程、傳遞函數(shù)、動態(tài)結(jié)構(gòu)圖、頻率特性等。本章主要介紹建立數(shù)學(xué)模型的一般方法以及幾種數(shù)學(xué)模型之間的相互轉(zhuǎn)換。第一節(jié) 控制系統(tǒng)的微分方程一、建立系統(tǒng)微分方程的一般步驟一個系統(tǒng)通常是由一些環(huán)節(jié)連接而成的，將系統(tǒng)中每個環(huán)節(jié)的微分方程求出來，然后將這些微分方程聯(lián)立起來，消除中間變量，便可求出整個系統(tǒng)的微分方程。列寫系統(tǒng)微分方程的一般步驟：①確定系統(tǒng)的輸入變量和輸出變量。②建立初始微分方程組。即根據(jù)各環(huán)節(jié)所遵循的基本物理規(guī)律，分別列寫出相應(yīng)的微分方程，并構(gòu)成微分方程組。③消除中間變量，將式子標(biāo)準(zhǔn)化。將與輸入量有關(guān)的項寫在方程式等號的右邊，與輸出量有關(guān)的項寫在等號的左邊。

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《自動控制原理及其應(yīng)用》為高等教育出版社出版發(fā)行。

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